טירוזין: מאפיינים, מבנה, פונקציות, יתרונות - ביולוגיה - 2025

טירוזין (טיר, Y) הוא אחד מ -22 חומצות אמינו המרכיבות את החלבונים של כל התאים היצורים החיים. בניגוד לחומצות אמינו אחרות כמו וולין, טרונין, טריפטופן, לוצין, ליזין ואחרים, טירוזין הוא חומצת אמינו חיונית "בתנאי".

השם "טירוזין" נובע מהמילה היוונית "טירוס" שמשמעותה גבינה, שכן חומצה אמינית זו התגלתה לראשונה במזון זה. המונח נטבע בשנת 1846 על ידי ליביג, שערבב גבינה עם אשלגן הידרוקסיד והשיג תרכובת לא ידועה, שכמעט ולא מסיסה במים.

מבנה כימי של חומצת האמינו טירוזין (מקור: Clavecin באמצעות Wikimedia Commons)

לאחר התיאור הראשוני, חוקרים אחרים כמו וורן דה לה רו והינטרברגר השיגו אותו מחרקים קוקואידים ומחלבוני קרניים בהתאמה. ההפרדה שלה מהידרוליזה של חלבונים אחרים עם חומצה הידרוכלורית תוארה בשנת 1901 על ידי Mörner.

באופן כללי, חומצה אמינית זו מתקבלת ביונקים בזכות הידרוקסילציה של פנילאלנין, אם כי היא נספגת במעי גם מחלבונים הנצרכים עם מזון.

לטירוזין יש פונקציות מרובות בגוף האדם, ואלו הרלוונטיות ביותר הן, אולי, של מצע לייצור מועברים והורמונים עצביים כמו אדרנלין והורמון בלוטת התריס.

מאפיינים

טירוזין שוקל כ -180 גר 'מולקולה ולקבוצת R או שרשרת הצד שלה יש pKa קבוע של דיסוציאציה של 10.07. השפע היחסי שלו בחלבונים סלולריים אינו עולה על 4%, אך יש לו פונקציות מרובות החיוניות לפיזיולוגיה של האדם.

חומצת אמינו זו שייכת לקבוצת חומצות האמינו הארומטיות, בהן נמצאים גם פנילאלנין וטריפטופן. לחברים בקבוצה זו טבעות ארומטיות בקבוצות R שלהם או בשרשראות הצדדיות והם בדרך כלל חומצות אמינו הידרופוביות או אפולריות.

בדומה לטריפטופן, טירוזין סופח אור אולטרה סגול והוא אחד משקעי חומצות האמינו האחראיות לספיגת האור ב 280 ננומטר של חלבונים רבים, מה שהופך אותו לשימוש לאפיונו.

היא נחשבת לחומצת אמינו חיונית "בתנאי" מכיוון שהביוסינתזה שלה בבני אדם תלויה בפנילאלנין, חומצת אמינו חיונית. אם הגוף עומד בדרישות הפניל-אלנין היומי שלו, ניתן לסנתז טירוזין ללא בעיה ואינו מהווה חומצת אמינו מגבילה.

עם זאת, אם התזונה חסרה פנילאלנין, לגוף לא יהיה רק ​​חוסר איזון של חומצת אמינו זו, אלא גם של טירוזין. חשוב גם לציין כי תגובת סינתזת טירוזין מפנילאלנין אינה הפיכה, ולכן טירוזין אינו יכול לענות על הצרכים התאיים של פנילאלנין.

טירוזין שייך גם לקבוצת חומצות האמינו עם התפקידים הכפולים בייצור חומרי ביניים מטבוליים גליקוגיים וקטוגניים, המעורבים בסינתזה של גלוקוזה למוח ובהיווצרות גופי קטון בכבד.

מִבְנֶה

כמו שאר חומצות האמינו, טירוזין או β-parahydroxyphenyl-α-amino-propionic, היא חומצה α- אמינית שיש בה אטום פחמן מרכזי, המכונה פחמן α וזה כיראלי, מכיוון שהיא קשורה לארבעה אטומים או מולקולות תחליפים שונים.

פחמן כיראלי זה מחובר לשתי קבוצות אופייניות של חומצות אמינו: קבוצת אמינו (NH2) וקבוצת קרבוקסיל (COOH). הוא גם חולק את אחד הקשרים שלו עם אטום מימן ואת הקשר הנותר תפוס על ידי קבוצת R או שרשרת צדדית נכונה של כל חומצת אמינו.

במקרה של טירוזין, קבוצה זו מורכבת מטבעת ארומטית הקשורה בקבוצת הידרוקסיל (OH), המעניקה לה את היכולת ליצור קשרי מימן עם מולקולות אחרות ונותנת לה מאפיינים תפקודיים חיוניים לאנזימים מסוימים.

מאפיינים

טירוזין הוא מרכיב בסיסי בחלבונים רבים עם מגוון רב של פעילויות ותפקודים ביולוגיים.

אצל בני אדם ויונקים אחרים, חומצת אמינו זו משמשת ברקמות העצבים והכליות לסינתזה של דופמין, אפינפרין ונוראפינפרין, שלושה מועברים עצביים קטכולמינרגיים הקשורים לחשיבות רבה לתפקוד הגוף.

זה חיוני גם לסינתזה של מגני קרינה אולטרה סגולה (UV) כמו מלנין; כמה משככי כאבים כמו אנדורפינים ומולקולות נוגדות חמצון כמו ויטמין E.

באותה דרך, חומצת אמינו זו משמשת לסינתזה של הורמונים טירוזין, אוקטופמין ובלוטת התריס באמצעות ארגון יוד בשאריות טירוזין של תירוגלובולין.

טירמין הוא מולקולה vasoactive שנמצא בגוף האדם, ואוקטופמין הוא אמין הקשור לנוראדרנלין.

כל הפונקציות הללו של טירוזין אפשריות בזכות השגתו מחלבונים תזונתיים או על ידי הידרוקסילציה של פנילאלנין עם הכבד כאבר העיקרי לאספקה ​​מערכתית של חומצת אמינו זו.

פונקציות בצמחים

טירוזין וחלק מהביניים שנוצרו במהלך הביוסינתזה שלה מזינים את המסלולים הביוסינתטיים של מטבוליטים המתמחים בהגנה, במשיכת המאביקים, בהובלה אלקטרונית ובתמיכה מבנית.

ביוסינתזה

אצל בני אדם טירוזין מתקבל מהתזונה או מסונתז בשלב אחד על ידי תאי כבד מפנילאלנין, חומצת אמינו חיונית, דרך התגובה שמסולזת על ידי האנזים פנילאלנין הידרוקסילאז.

למתחם זה פעילות חמצן ונמצא רק בכבד של בני אדם או יונקים אחרים. תגובת הסינתזה של טירוזין כרוכה בהעברת אטום חמצן למצב הפארה של הטבעת הארומטית של פנילאלנין.

תגובה זו מתרחשת במקביל להיווצרות מולקולת מים על ידי הפחתת אטום חמצן מולקולרי אחר והכוח המפחית מסופק ישירות על ידי NADPH המצורף למולקולת טטרה-הידרופטין, הדומה לחומצה פולית.

ביוסינתזה בצמחים

בצמחים, טירוזין מסונתז דה נובו במורד הזרם של מסלול ה"שיקימטים ", המזין מסלולי ביוסינתטיים אחרים עבור חומצות אמינו ארומטיות אחרות כמו פנילאלנין וטריפטופן.

באורגניזמים אלה הסינתזה מתחילה מתרכובת המכונה "קוריזאט", שהיא התוצר הסופי של מסלול השיקימטים, ויתרה מכך, המבשר הנפוץ לכל חומצות האמינו הארומטיות, ויטמינים מסוימים והורמונים צמחיים.

הכוריזמט מומר לפרפנאט על ידי הפעולה הקטליטית של האנזים כוריסמט מוטזה וזה הצעד "המחויב" הראשון בסינתזה של טירוזין ופנילאלנין בצמחים.

הפנאט מומר לטירוזין על ידי דק-בוקסילציה חמצונית וטרנסמינציה, שיכולים להופיע בכל סדר.

באחד המסלולים הביוסינתטיים ניתן לזרז את השלבים הללו על ידי אנזימים ספציפיים הידועים כפרפיראט ספציפי טירוזין דהידרוגנאז (PDH) (שממיר את פרפנאט ל- 4-hydroxyphenylpyruvate (HPP)) וטירוזין אמינוטרנספרז (שמייצר טירוזין מ- HPP) ) בהתאמה.

מסלול סינתזה נוסף של טירוזין מפרפנאט כרוך בהטרנסמינציה של פרפנאט לחומצה אמינית לא חלבונית הנקראת L-arogenate, שמסולזת על ידי האנזים פרפנאט aminotransferase.

לאחר מכן, ה- L-arogenate נתון לדקרבוקסילציה חמצונית ליצירת תירוקסין, תגובה המכוונת על ידי אנזים טירוזין דהידרוגנז ספציפי לאורגנואט, הידוע גם בשם ADH.

צמחים משתמשים באופן עדיף על דרך המימן, בעוד שרוב החיידקים מסנתזים טירוזין מה- HPP הנגזר מהפרפנאט.

תַקָנָה

כפי שנכון לרוב מסלולי הביוסינתטיים של חומצות האמינו, לצמחים מערכת פיקוח קפדנית של הסינתזה של חומצות אמיניות ארומטיות, כולל טירוזין.

באורגניזמים אלה, הוויסות מתרחשת ברמות רבות, מכיוון שהמנגנונים השולטים במסלול השיקימטי שולטים גם בייצור טירוזין, מסלול שעבורו ישנם גם מנגנוני ויסות משלהם.

עם זאת, הדרישות של טירוזין, ולכן הקשיחות בוויסות הביוסינתזה שלה, הן ספציפיות לכל מין צמחי.

הַשׁפָּלָה

השפלה או קטבוליזם של טירוזין גורמת להיווצרות fumarate ו acetoacetate. השלב הראשון במסלול זה הוא המרת חומצת האמינו ל- 4-hydroxyphenylpyruvate על ידי אנזים ציטוסולי המכונה טירוזין אמינוטרנספרז.

חומצה אמינית זו יכולה להיות מועברת במיטוכונדריה של הפטוציטים על ידי אנזים אספרטט אמינוטרנספרז, אם כי אנזים זה אינו חשוב במיוחד בתנאים פיזיולוגיים רגילים.

באמצעות השפלה של טירוזין, ניתן לייצר succinyl acetoacetate, אשר ניתן decarboxylated לסובסיניל אצטט. סוקסיניל אצטט הוא המעכב החזק ביותר של האנזים האחראי על הסינתזה של קבוצת ההם, האנזים 5-aminolevulinic acid dehydratase.

סינתזה של אפינפרין ונוראדרנלין

כאמור, טירוזין הוא אחד המצעים העיקריים לסינתזה של שני מועברים עצביים חשובים מאוד לגוף האדם: אדרנלין ונוראדרנלין.

זה משמש תחילה על ידי אנזים המכונה טירוזין הידרוקסילאז, המסוגל להוסיף קבוצה הידרוקסיל נוספת לטבעת הארומטית של קבוצת R של טירוזין, ובכך ליצור את התרכובת המכונה דופה.

דופה מוליד דופמין ברגע שהוא מעובד אנזימטית על ידי אנזמה דופה דקרבוקסילאז, שמוציא את קבוצת הקרבוקסיל מחומצת האמינו המתחילה וזוכה למולקולת פירידוקסלית פוספט (FDP).

לאחר מכן מומר הדופמין לנוראפינפרין על ידי פעולת האנזים דופמין ß-oxidase, אשר מזרז את התוספת של קבוצת הידרוקסיל ל- -CH שהייתה חלק מקבוצת R של טירוזין שתפקדה כ"גשר "בין הטבעת הארומטית. ו- α פחמן.

אפינפרין נגזר מנוראפינפרין על ידי פעולתו של פניל-אתנולמין N-מתילטרנספרז, האחראי על העברה תלויה ב- S-אדנוזיל-מתיונין של קבוצת מתיל (-CH3) לקבוצת האמינו החופשית של נוראפינפרין.

אוכל עשיר בטירוזין

כפי שנדון לעיל, טירוזין הוא חומצת אמינו חיונית "בתנאי", שכן היא מסונתזת בגוף האדם על ידי הידרוקסילציה של פנילאלנין, חומצת אמינו חיונית.

לכן, אם צריכת פנילאלנין עונה על דרישות הגוף, טירוזין אינו גורם מגביל לתפקוד התקין של התאים. טירוזין, לעומת זאת, נרכש גם מחלבונים הנצרכים עם מזון יומי.

כמה מחקרים מדווחים כי הצריכה היומית המינימלית של טירוזין ופנילאלנין צריכה להיות בין 25 ל -30 מ"ג לק"ג משקל, ולכן אדם ממוצע צריך לצרוך פחות או יותר 875 מ"ג טירוזין ליום.

המזונות עם תכולת הטירוזין הגבוהה ביותר הם גבינה וסויה. אלה כוללים גם בקר, כבש, חזיר, עוף ודגים.

זרעים ואגוזים מסוימים כמו אגוזי מלך מספקים גם כמויות משמעותיות של חומצת אמינו זו, וכך גם ביצים, מוצרי חלב, דגנים ודגנים.

היתרונות מצריכתו

טירוזין נצרך בדרך כלל בצורה של תוספי תזונה או תזונה, במיוחד לטיפול בפתולוגיה המכונה פנילקטונוריה, סובל ממטופלים שאינם מסוגלים לעבד את הפניל-אלנין כראוי, ולכן אינם מייצרים טירוזין.

נהוג לחשוב כי עלייה בכמות הטירוזין הנצרכת ביום יכולה לשפר את התפקודים הקוגניטיביים הקשורים ללמידה, זיכרון וערנות בתנאים מלחיצים, מאחר והקטבוליזם שלה קשור לסינתזה של המועברים העצבים אדרנלין ונוראדרנלין.

יש אנשים שלוקחים טבליות עשירות טירוזין בכדי להישאר ערניים במהלך היום אם איבדו כמות שינה משמעותית.

מכיוון שחומצת אמינו זו משתתפת ביצירת הורמון בלוטת התריס, לצריכתה יכולה להיות השפעה חיובית על ויסות מטבולי סיסטמי.

הפרעות לקויות

אלבניזם ואלקפטונוריה הם שתי פתולוגיות הקשורות למטבוליזם של טירוזין. התנאי הראשון קשור לסינתזה הפגומה של מלנין מטירוזין והשני קשור לפגמים בהידרדרות טירוזין.

אלבניזם מאופיין בחוסר פיגמנטציה בעור, כלומר לחולים הסובלים ממנו יש שיער לבן ועור ורדרד, שכן המלנין הוא הפיגמנט האחראי על מתן צבע למבנים אלה.

פתולוגיה זו קשורה למחסור באנזים הטירוזינאז הספציפי למלנוציט, האחראי על הסבת טירוזין ל DOPA-kinon, חומר ביניים בסינתזה של המלנין.

תסמינים של אלקפטונוריה ברורים כמו פיגמנטציה של שתן מוגזמת (כהה) ודלקת פרקים מאוחרת.

פתולוגיות מטבוליות אחרות

בנוסף, ישנן הפרעות אחרות הקשורות למטבוליזם טירוזין, ביניהן:

- טירוזינמיה תורשתית מסוג I: מאופיינת בניוון פרוגרסיבי בכבד ותפקוד לקוי של הכליות

- טירוזינמיה תורשתית מסוג II או תסמונת ריצ'נר-האנהרט: זה ניכר כקרטיטיס ונגעים בולעיים בכפות הידיים וסוליות כפות הרגליים.

- טירוזינמיה מסוג III: שיכולה להיות אסימפטומטית או קיימת פיגור שכלי

- "הוקינסינוריה": מאופיין בחמצת מטבולית בילדות וחוסר היכולת לשגשג בצמיחה

ישנם גם ליקויים מולדים אחרים במטבוליזם של טירוזין הקשורים לחסרים באנזימים האחראים להשפלתו, כמו טירוזין הידרוקסילאז, האחראים לשלב הראשון בסינתזה של דופמין מ טירוזין.

הפניות

1. Aders Plimmer, R. (1908). החוקה הכימית של החלבונים. חלק א. לונדון, בריטניה: Longmans, Green ו- CO.
2. Chakrapani, A., Gissen, P., & McKiernan, P. (2012). הפרעות בחילוף החומרים טירוזין. במחלות מטבוליות מולדות: אבחון וטיפול (עמ '265-227).
3. Kretchmer, N., לוין, S., McNamara, H., & Barnett, H. (1956). היבטים מסוימים של חילוף החומרים טירוזין אצל צעירים. א. התפתחות מערכת החמצון טירוזין בכבד אנושי. כתב העת לחקירות קליניות, 35 (10), 1089–1093.
4. La Du, B., Zannoni, V., Laster, L., & Seegmiller, E. (1958). אופי הפגם במטבוליזם טירוזין באלקפטונוריה. כתב העת לכימיה ביולוגית, 230, 251-260.
5. מוריי, ר., בנדר, ד., בוטם, ק., קנלי, פ., רודוול, ו., וייל, פ. (2009). Harper's Illustrated Biochemistry (מהדורה 28). מקגרו היל רפואי.
6. נלסון, DL ו- Cox, MM (2009). עקרונות לינגינגר של ביוכימיה. מהדורות אומגה (מהדורה חמישית).
7. שנק, קליפורניה ומיידה, ח.א. (2018). ביוסינתזה של טירוזין, חילוף חומרים וקטבוליזם בצמחים. פיטוכימיה, 149, 82-102.
8. סלומינסקי, א. זמימבסקי, מ.א., ופאוולק, ג'(2012). L-tyrosine ו- L-dihydroxyphenylalanine כרגולטורים דמויי הורמונים של תפקודי המלנוציט. תאי פיגמנט ומלנומה, 25 (1), 14–27.
9. ואן דה, ג '(2018). קו בריאות. הוחזר ב -16 בספטמבר 2019 מ- www.healthline.com
10. Web MD. (ד '). הוחזר ב- 15 בספטמבר 2019 מ- www.webmd.com
11. Whitbread, D. (2019). נתוני האוכל שלי. הוחזר ב- 15 בספטמבר 2019 מ- www.myfooddata.com